气候变化的原因

温室效应与全球变暖

地球表面的热量主要来自太阳，太阳辐射(可见光)抵达地球后，部分被光亮的表面(如海冰、云层)反射到太空，部分使地球升温。地球表面会释放出红外线回太空，令地球冷却。如果地球受热和冷却的程度相约，地球的长期平均温度就会保持大致不变。

假如地球没有大气层，物理定律指出地球表面的平均温度会是-18度左右。

没有大气层的情况

但地球是有大气层的。大气中的一些气体(如二氧化碳)，阻碍地球将热量射出太空。温室气体会吸收部分地球释放的红外线，然后再向四方八面释放红外线；部分红外线会射出太空，但亦有部分射回地球，为地球表面加热，这就是温室效应，而那些气体就是温室气体。现时地球表面的平均温度大约是15度左右。

温室效应的示意图

温室气体浓度的增加会减少红外线辐射到太空，使热力在地球积存，导致气候系统变暖。地球表面变暖是气候暖化的表现之一。地球表面温度上升可能会引发其他的转变，当中某些转变可使暖化加剧(正反馈)。例如气候变暖使海冰和雪盖减少，暴露更多海洋和陆地表面；由于海水和陆地的反射率较海冰和雪低，地球吸收太阳热力的能力会增加；海洋和陆地吸收更多热力后变暖，使更多海冰和雪盖融化，形成恶性循环。

根据IPCC发表的《第六次评估报告》，在非常高（SSP5-8.5）温室气体排放情景下，2081-2100年的全球表面平均温度很可能较1850-1900年平均高3.3 至 5.7°C。全球变暖不单改变气候和自然系统，人类活动、社会和文明都会受影响。

人类活动产生的温室气体

大气中主要的温室气体有二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)、氧化亚氮(N₂O)、氯氟碳化物(CFCs)及臭氧(O₃)。大气中的水气(H₂O)虽然也是温室气体，但它只扮演一个配角。二氧化碳才是地球温度的主控钮，详情可参考网志文章「全球变暖 — 谁主浮沉」（https://www.weather.gov.hk/sc/blog/00000143.htm）。

人为影响使大气、海洋和陆地变暖是毋庸置疑的。受人类活动影响，全球大气中二氧化碳、甲烷及氧化亚氮的浓度自1750年以来急剧上升，现在二氧化碳浓度是最少200万年所未见，甲烷和氧化亚氮浓度则是最少80万年所未见。二氧化碳浓度的增加主要是由于燃烧化石燃料及砍伐森林，至于甲烷及氧化亚氮浓度的增加则与农业有关。

大气中温室气体浓度

大气中CO₂、CH₄和N₂O的浓度（图片来源：IPCC AR6）

图片来源：

Figure 5.4 from Josep G. Canadell, J. G., P. M.S. Monteiro, M. H. Costa, L. Cotrim da Cunha, P. M. Cox, A. V. Eliseev, S. Henson, M. Ishii, S. Jaccard, C. Koven, A. Lohila, P. K. Patra, S. Piao, J. Rogelj, S. Syampungani, S. Zaehle, K. Zickfeld, 2021, Global Carbon and other Biogeochemical Cycles and Feedbacks. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S. L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M. I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J. B. R. Matthews, T. K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu and B. Zhou (eds.)]. Cambridge University Press. In Press.